(57)【要約】  この発明は、アクチュエータのダイヤフラムが高温により破損するのを防止し、耐熱性を向上させることを目的とする。  バルブアクチュエータ３０は、ダイヤフラム６２により仕切られた高圧室６４と低圧室６６とを連通する連通孔７６と、この連通孔７６を開，閉する常閉のリード弁７８とを備える。ＥＣＵ５０は、バルブアクチュエータ３０の温度ｔが圧力解放温度Ｔ1以下である場合に、圧力調整弁８６により高圧室６４と低圧室６６との間の差圧を変化させ、バルブアクチュエータ３０を制御する。この制御は、リード弁７８が開弁しない差圧の範囲内で実行される。一方、温度ｔが圧力解放温度Ｔ1を超えた場合には、圧力調整弁８６によりリード弁７８が開弁する差圧を実現する。これにより、高温時には、高圧室６４から低圧室６６に圧力を解放し、ダイヤフラム６２を保護することができる。
2011104831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた可動機構と、
ハウジング内に可撓性のダイヤフラムを配置することにより少なくとも前記ダイヤフラムの一側に圧力室を画成してなるダイヤフラム型アクチュエータであって、前記ダイヤフラムの一側と他側との間に発生させた差圧に応じて前記ダイヤフラムが撓み変形することにより前記可動機構を駆動するアクチュエータと、
前記差圧を発生させることが可能な差圧発生手段と、
内燃機関の運転情報に基いて前記差圧発生手段により前記差圧を変化させ、前記アクチュエータの作動状態を制御するアクチュエータ制御手段と、
前記アクチュエータの温度を取得する温度取得手段と、
前記アクチュエータの温度が所定の圧力解放温度を超えた場合に、前記圧力室の圧力を解放する圧力解放手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムの一側と他側にそれぞれ前記圧力室として画成された高圧室と低圧室とを備え、
前記圧力解放手段は、前記高圧室と前記低圧室のうち何れか一方の圧力室から他方の圧力室に圧力を解放する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記高圧室と前記低圧室とを連通する連通部と、
前記連通部を開，閉する常閉弁であって前記差圧の状態が所定の開弁条件を満たす場合に開弁する圧力解放弁と、を備え、
前記圧力解放手段は、前記アクチュエータの温度が前記圧力解放温度を超えた場合に、前記差圧発生手段により前記開弁条件を実現し、前記圧力解放弁を開弁させる構成としてなる請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記圧力解放弁は、前記連通部を前記低圧室側から覆う位置に設けられ、前記ダイヤフラムを前記高圧室側から押圧する順方向の差圧が所定の開弁圧以上となった場合に開弁するリード弁により構成し、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを作動させるときに、前記順方向の差圧を発生させつつ、当該差圧の圧力値を前記開弁圧未満に保持する構成とし、
前記圧力解放手段は、前記順方向の差圧を前記開弁圧以上に上昇させる構成としてなる請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記圧力解放弁は、前記連通部を前記高圧室側から覆う位置に設けられ、前記ダイヤフラムを前記低圧室側から押圧する逆方向の差圧が生じたときに開弁するリード弁により構成し、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを作動させるときに、前記ダイヤフラムを前記高圧室側から押圧する順方向の差圧を発生させる構成とし、
前記圧力解放手段は、前記逆方向の差圧を発生させる構成としてなる請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記差圧発生手段は、
前記高圧室と前記低圧室にそれぞれ圧力を供給する２つの圧力源と、
前記高圧室と前記低圧室のうち少なくとも一方の圧力室に供給される圧力を調整する圧力調整弁と、
を備えてなる請求項２乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
車両の走行時に前記圧力解放手段の作動を禁止する走行時解放禁止手段を備えてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関の加速時に前記圧力解放手段の作動を禁止する加速時解放禁止手段を備えてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記温度取得手段は、内燃機関の運転情報に基いて前記アクチュエータの温度を推定する構成としてなる請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機を備え、
前記可動機構は、前記過給機による過給圧を調整するウェイストゲートバルブである請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、ダイヤフラム型アクチュエータを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（日本特開平１１−３６８７７号公報）に開示されているように、可変容量型ターボチャージャのタービン側に設けられた容量可変機構と、この容量可変機構を駆動するダイヤフラム型アクチュエータとを備えた内燃機関の制御装置が知られている。また、他の従来技術として、特許文献２（日本特開２００６−２７４８３３号公報）に開示されているように、内燃機関の過給圧を調整するウェイストゲートバルブと、このウェイストゲートバルブを駆動するアクチュエータとを備えた内燃機関の制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開平１１−３６８７７号公報
【特許文献２】日本特開２００６−２７４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、ダイヤフラム型アクチュエータを用いる構成としている。しかしながら、アクチュエータの圧力室には、内燃機関で発生する熱が伝わり易いので、例えば高負荷運転が長時間継続されるような場合には、圧力室内のガスが熱膨張して内部圧力が上昇し、ダイヤフラムが破損する虞れがある。特に、ウェイストゲートバルブを駆動するアクチュエータは、高温となる排気系統（タービン等）の近傍に配置されるため、上述した問題が生じ易い。【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ダイヤフラムが高温により破損するのを防止し、アクチュエータの耐熱性を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関に設けられた可動機構と、
ハウジング内に可撓性のダイヤフラムを配置することにより少なくとも前記ダイヤフラムの一側に圧力室を画成してなるダイヤフラム型アクチュエータであって、前記ダイヤフラムの一側と他側との間に発生させた差圧に応じて前記ダイヤフラムが撓み変形することにより前記可動機構を駆動するアクチュエータと、
前記差圧を発生させることが可能な差圧発生手段と、
内燃機関の運転情報に基いて前記差圧発生手段により前記差圧を変化させ、前記アクチュエータの作動状態を制御するアクチュエータ制御手段と、
前記アクチュエータの温度を取得する温度取得手段と、
前記アクチュエータの温度が所定の圧力解放温度を超えた場合に、前記圧力室の圧力を解放する圧力解放手段と、
を備えることを特徴とする。【０００７】
第２の発明によると、前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムの一側と他側にそれぞれ前記圧力室として画成された高圧室と低圧室とを備え、
前記圧力解放手段は、前記高圧室と前記低圧室のうち何れか一方の圧力室から他方の圧力室に圧力を解放する構成としている。【０００８】
第３の発明は、前記高圧室と前記低圧室とを連通する連通部と、
前記連通部を開，閉する常閉弁であって前記差圧の状態が所定の開弁条件を満たす場合に開弁する圧力解放弁と、を備え、
前記圧力解放手段は、前記アクチュエータの温度が前記圧力解放温度を超えた場合に、前記差圧発生手段により前記開弁条件を実現し、前記圧力解放弁を開弁させる構成としている。【０００９】
第４の発明によると、前記圧力解放弁は、前記連通部を前記低圧室側から覆う位置に設けられ、前記ダイヤフラムを前記高圧室側から押圧する順方向の差圧が所定の開弁圧以上となった場合に開弁するリード弁により構成し、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを作動させるときに、前記順方向の差圧を発生させつつ、当該差圧の圧力値を前記開弁圧未満に保持する構成とし、
前記圧力解放手段は、前記順方向の差圧を前記開弁圧以上に上昇させる構成としている。【００１０】
第５の発明によると、前記圧力解放弁は、前記連通部を前記高圧室側から覆う位置に設けられ、前記ダイヤフラムを前記低圧室側から押圧する逆方向の差圧が生じたときに開弁するリード弁により構成し、
前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータを作動させるときに、前記ダイヤフラムを前記高圧室側から押圧する順方向の差圧を発生させる構成とし、
前記圧力解放手段は、前記逆方向の差圧を発生させる構成としている。【００１１】
第６の発明によると、前記差圧発生手段は、
前記高圧室と前記低圧室にそれぞれ圧力を供給する２つの圧力源と、
前記高圧室と前記低圧室のうち少なくとも一方の圧力室に供給される圧力を調整する圧力調整弁と、
を備える構成としている。【００１２】
第７の発明は、車両の走行時に前記圧力解放手段の作動を禁止する走行時解放禁止手段を備える構成としている。【００１３】
第８の発明は、内燃機関の加速時に前記圧力解放手段の作動を禁止する加速時解放禁止手段を備える構成としている。【００１４】
第９の発明によると、前記温度取得手段は、内燃機関の運転情報に基いて前記アクチュエータの温度を推定する構成としている。【００１５】
第１０の発明は、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機を備え、
前記可動機構は、前記過給機による過給圧を調整するウェイストゲートバルブである構成としている。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、アクチュエータが過度の高温状態となった場合には、圧力解放手段により圧力室から圧力を解放することができる。これにより、圧力室内のガスが熱膨張してダイヤフラムが破損するのを防止し、アクチュエータの耐熱性を向上させることができる。【００１７】
第２の発明によれば、アクチュエータが過度の高温状態となった場合には、圧力解放手段により高圧室と低圧室との間で圧力を解放することができる。この構成により、圧力解放用の機構を外部から遮断されたハウジング内に収容することができる。これにより、例えばハウジングの外部に圧力を逃がす構造とした場合のように、外部に開口する通気孔等を設ける必要がないので、塵埃、水分等の異物が外部からハウジング内に侵入するのを確実に防止することができる。従って、圧力解放用の機構を搭載しても、信頼性の高いアクチュエータを実現することができる。【００１８】
第３の発明によれば、圧力解放手段は、アクチュエータが過度の高温状態となった場合に、差圧発生手段により差圧の方向や圧力値を変化させるだけで、圧力解放弁の開弁条件を容易に実現することができる。これにより、圧力解放弁を開弁させ、連通部を介して高圧室から低圧室に向けて圧力を解放することができる。【００１９】
第４の発明によれば、単純な構造のリード弁を用いることにより、差圧の方向や圧力値を変化させるだけで、連通部を容易に開，閉することができる。これにより、複雑な弁装置や弁制御用の機構等をアクチュエータに搭載しなくても、圧力解放用の機構を容易に実現することができる。従って、アクチュエータ全体を小型・軽量化し、その組立てを効率よく行うことができる。【００２０】
第５の発明によれば、リード弁を用いることにより、第４の発明と同様の作用効果を得ることができる。また、リード弁が高圧室側から連通部を覆う構成としたので、ダイヤフラムが撓み変形するときに低圧室の圧力が高い場合には、リード弁を開弁させて低圧室の圧力を抜きながら、ダイヤフラムを変形させることができる。これにより、ダイヤフラムを保護しつつ、アクチュエータを高速で作動させることができる。【００２１】
第６の発明によれば、２つの圧力源により高圧室と低圧室にそれぞれ異なる圧力を供給することができ、両者間に差圧を効率よく発生させることができる。また、圧力調整弁により差圧の方向及び圧力値を正確に制御することができる。【００２２】
第７の発明によれば、走行時解放禁止手段は、車両の走行時に圧力解放手段の作動を禁止することができる。これにより、走行風によるアクチュエータの冷却効果が得られる場合には、圧力解放手段を作動させずに済むので、非常時の手段である圧力解放手段の作動頻度を可能な限り減らすことができる。【００２３】
第８の発明によれば、加速時解放禁止手段は、内燃機関の加速運転時に圧力解放手段が作動するのを禁止することができ、運転性を良好に保持することができる。【００２４】
第９の発明によれば、温度取得手段は、内燃機関の運転情報に基いてアクチュエータの温度を推定することができる。これにより、アクチュエータ専用の温度センサ等を使用しなくてもよいので、システムの簡略化やコストダウンを図ることができる。【００２５】
第１０の発明によれば、高温となる排気系統の近傍でウェイストゲートバルブを駆動する場合でも、高温時の圧力解放が可能なアクチュエータを使用することにより、ウェイストゲートバルブを安定的に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】バルブアクチュエータの構成を示す縦断面図である。
【図３】リード弁の近傍を拡大して示す図２中の要部拡大図である。
【図４】リード弁の開弁特性を示す特性線図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図７】バルブアクチュエータの構成を示す縦断面図である。
【図８】リード弁の近傍を拡大して示す図７中の要部拡大図である。
【図９】リード弁の開弁特性を示す特性線図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えており、エンジン１０の各気筒１２には、燃料噴射弁、点火プラグ、吸気弁、排気弁等がそれぞれ設けられている。また、エンジン１０は、各気筒１２の筒内に吸入空気を吸込む吸気通路１４と、筒内から排気ガスが排出される排気通路１６とを備えており、吸気通路１４には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１８が設けられている。
【００２８】
また、エンジン１０は、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機２０を備えている。過給機２０は、排気通路１６に設けられたタービン２２と、吸気通路１４に設けられたコンプレッサ２４とを備えている。過給機２０の作動時には、タービン２２が排気圧を受けて回転することによりコンプレッサ２４を駆動し、これによりコンプレッサ２４が吸入空気を圧縮、過給する。また、エンジン１０は、タービン２２をバイパスするように排気通路１６に設けられたバイパス通路２６と、バイパス通路２６を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）２８とを備えている。ＷＧＶ２８は、バルブアクチュエータ３０によりリンク機構３２を介して駆動されるもので、本実施の形態の可動機構を構成している。また、エンジン１０には、バルブアクチュエータ３０の駆動系統として、後述の圧力配管８０，８２、負圧ポンプ８４、圧力調整弁８６等が搭載されている。
【００２９】
さらに、本実施の形態のシステムは、以下のセンサ３４〜４４を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ３４は、エンジン１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いてエンジン回転数及びクランク角を検出することができる。また、エアフローセンサ３６は吸入空気量を検出し、吸気温センサ３８は吸入空気の温度を検出する。過給圧センサ４０は、過給機２０により過給された吸入空気の圧力（過給圧）を検出する。さらに、アクセル開度センサ４２は、車両の運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出し、車速センサ４４は、車両の速度を検出するものである。
【００３０】
また、センサ系統には、上記センサ３４〜４４の他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ（例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、燃料噴射弁、点火プラグ、後述の圧力調整弁８６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００３１】
そして、ＥＣＵ５０は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ３４の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ３６により吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、燃料噴射弁及び点火プラグを駆動する。さらに、ＥＣＵ５０は、過給圧センサ４０等の出力に基いて、圧力調整弁８６によりＷＧＶ２８の開度を制御し、後述の過給圧制御を実行する。また、バルブアクチュエータ３０の温度が許容範囲を超えた場合には、後述の圧力解放制御を実行するように構成されている。
【００３２】
次に、バルブアクチュエータ３０の構成について説明する。バルブアクチュエータ３０は、ダイヤフラム型アクチュエータとして構成されている。即ち、バルブアクチュエータ３０は、後述するダイヤフラム６２の一側と他側との間に発生させた差圧に応じてダイヤフラム６２が撓み変形し、ＷＧＶ２８を駆動するように構成されている。図２は、バルブアクチュエータの構成を示す縦断面図である。この図は、バルブアクチュエータを、その中心に配置された駆動ロッド７２の軸線に沿って破断したものである。
【００３３】
図２に示すように、バルブアクチュエータ３０は、ハウジング６０、ダイヤフラム６２、駆動ロッド７２、戻しばね７４等を備えている。ハウジング６０は、金属材料等により中空のケースとして形成され、ハウジング本体６０ａの開口部にキャップ６０ｂを嵌合することにより組立てられている。また、ハウジング本体６０ａとキャップ６０ｂの嵌合部には、ダイヤフラム６２を挟持する環状のフランジ部６０ｃが形成されている。
【００３４】
ダイヤフラム６２は、例えばゴム、樹脂等の可撓性を有する材料により形成され、ハウジング６０内に配置されている。ダイヤフラム６２は、その中央部に位置する有底筒状のカップ部６２ａと、カップ部６２ａの外周からフランジ状に突出した環状の薄肉部６２ｂと、薄肉部６２ｂの外周側に形成された環状の固定部６２ｃとを備えている。ここで、カップ部６２ａと固定部６２ｃとは、比較的高い剛性を有する厚肉部として形成されており、固定部６２ｃは、全周にわたってハウジング６０のフランジ部６０ｃに挟持されている。また、薄肉部６２ｂは柔軟性を有し、撓み変形可能な部位として形成されている。
【００３５】
また、ダイヤフラム６２は、ハウジング６０内に高圧室６４と低圧室６６とを画成している。これら２つの圧力室は、ダイヤフラム６２の一側と他側に配置され、それぞれ気密に形成されている。そして、ハウジング６０には、高圧室６４と低圧室６６をそれぞれ外部に接続する２つの接続口６８，７０が設けられている。バルブアクチュエータ３０の作動時には、高圧室６４が低圧室６６よりも高い圧力に保持され、これらの圧力室間には、ダイヤフラム６２を高圧室６４から低圧室６６に向けて押圧する方向の差圧（以下、順方向の差圧と称する）が発生する。この結果、ダイヤフラム６２は、順方向の差圧を受けることにより低圧室６６に向けて撓み変形し、駆動ロッド７２と共に軸方向に変位する。
【００３６】
駆動ロッド７２は、例えば段付きの棒状に形成されており、その基端側は、ハウジング６０内でダイヤフラム６２のカップ部６２ａに固定されている。また、駆動ロッド７２の先端側は、ハウジング本体６０ａから外部に突出し、図１中に示すリンク機構３２を介してＷＧＶ２８に連結されている。また、戻しばね７４は、例えばコイルスプリング等により構成され、低圧室６６内に圧縮状態で配置されている。そして、戻しばね７４は、ダイヤフラム６２のカップ部６２ａを高圧室６４に向けて常時付勢している。
【００３７】
次に、図２に加えて図３を参照しつつ、バルブアクチュエータ３０に設けられた通気孔７６、リード弁７８等の構成について説明する。図３は、リード弁の近傍を拡大して示す図２中の要部拡大図である。図３に示すように、ダイヤフラム６２には、カップ部６２ａの底面を貫通する通気孔７６が形成されている。この通気孔７６は、高圧室６４と低圧室６６とを連通する連通部を構成している。また、カップ部６２ａの底面には、通気孔７６を低圧室６６側から覆う位置に常閉型のリード弁７８が設けられている。このリード弁７８は、本実施の形態の圧力解放弁を構成している。
【００３８】
リード弁７８は、例えば弾性（ばね性）を有する金属、樹脂等の薄板により形成され、その基端側は、カップ部６２ａの底面に固定されている。また、リード弁７８の先端側は、撓み変形していない自由状態において、図３中に実線で示す閉弁位置に保持されている。この閉弁位置において、リード弁７８は通気孔７６を低圧室６６側から閉塞し、高圧室６４と低圧室６６との間を気密に遮断している。
【００３９】
図４は、リード弁の開弁特性を示す特性線図である。この図に示すように、リード弁７８は、順方向の差圧が所定の開弁圧未満である場合に、上記閉弁位置に保持される。なお、順方向の差圧が開弁圧未満であるという閉弁条件には、ダイヤフラム６２を低圧室６６から高圧室６４に向けて押圧する方向の差圧（以下、逆方向の差圧と称する）が発生した場合も含まれる。一方、順方向の差圧が前記開弁圧以上に上昇して開弁条件が満たされると、リード弁７８の先端側は、差圧を受けて反り返るように撓み変形し、図３中に点線で示す開弁位置に変位する。これより、高圧室６４と低圧室６６とは、通気孔７６を介して連通される。
【００４０】
次に、図１を再び参照して、バルブアクチュエータ３０の駆動系統である圧力配管８０，８２、負圧ポンプ８４及び圧力調整弁８６について説明する。まず、高圧側の圧力配管８０は、バルブアクチュエータ３０の高圧室６４（接続口６８）を吸気通路１４に接続するもので、その接続位置は、コンプレッサ２４の下流側、かつスロットルバルブ１８の上流側に設定されている。これにより、高圧室６４には、圧力配管８０を介してエンジン１０の吸気負圧または過給機２０による過給圧（正圧）が供給される。即ち、吸気通路１４は、高圧室６４に圧力を供給する圧力源を構成している。
【００４１】
一方、低圧側の圧力配管８２は、バルブアクチュエータ３０の低圧室６６（接続口７０）を負圧ポンプ８４に接続している。負圧ポンプ８４は、例えばエンジン１０により駆動される機械式のポンプからなり、圧力配管８２を介して低圧室６６に圧力（負圧）を供給する圧力源を構成している。圧力配管８２には、負圧ポンプ８４から低圧室６６に供給される負圧を調整する圧力調整弁８６が設けられている。
【００４２】
圧力調整弁８６は、例えば電磁駆動式の三方弁等により構成され、ＥＣＵ５０から入力される駆動信号に基いて、負圧ポンプ８４で発生される負圧の一部または全部を大気解放する。従って、低圧室６６の圧力は、圧力調整弁８６の開度に応じて、負圧ポンプ８４により発生される負圧から大気圧に近い値まで変化する。即ち、圧力調整弁８６を全開にした場合には、負圧ポンプ８４で発生される負圧がそのまま低圧室６６に供給される。また、圧力調整弁８６を全閉にした場合には、低圧室６６には大気圧が供給される。これにより、圧力調整弁８６は、高圧室６４と低圧室６６との間に差圧を発生させると共に、差圧の方向及び圧力値を変化させるものである。なお、吸気通路１４、負圧ポンプ８４及び圧力調整弁８６は、本実施の形態の差圧発生手段を構成している。
【００４３】
（過給圧制御）
次に、ＥＣＵ５０により実行される過給圧制御と、この制御におけるバルブアクチュエータ３０の作動について説明する。過給圧制御では、吸気温センサ３８や過給圧センサ４０の出力に基いて、圧力調整弁８６により前記差圧を変化させ、バルブアクチュエータ３０の作動状態（即ち、ＷＧＶ２８の開度）を制御する。これにより、過給圧を適切に制御することができる。
【００４４】
より具体的に述べると、まず、吸入空気の温度や過給圧が十分に低い場合には、過給圧を制限する必要がないので、バルブアクチュエータ３０を停止し、ＷＧＶ２８を閉弁状態に保持する。バルブアクチュエータ３０を停止する場合には、例えば圧力調整弁８６を全閉にして低圧室６６の圧力を大気圧の近傍まで増大させ、順方向の差圧を減少させる。これにより、ダイヤフラム６２には、前記差圧と戻しばね７４のばね力とを合わせた合力が図２中の矢示Ｂ方向に作用するようになる。この結果、ダイヤフラム６２は停止位置に保持されるので、ＷＧＶ２８は閉弁状態となり、過給機２０により通常の過給動作が行われる。また、この状態では、ＥＣＵ５０により順方向の差圧がリード弁７８の開弁圧未満に保持される。従って、リード弁７８は閉弁状態に保持され、高圧室６４と低圧室６６とは遮断されている。
【００４５】
また、過給圧制御では、吸入空気の温度や過給圧が高い場合に、バルブアクチュエータ３０を作動させ、ＷＧＶ２８を開弁させる。これにより、過給圧を制限し、ノッキングの発生や過給圧の異常な上昇を防止することができる。バルブアクチュエータ３０を作動させる場合には、圧力調整弁８６の開度を大きくして低圧室６６に作用する負圧を増大させ、順方向の差圧を発生（増大）させる。これにより、ダイヤフラム６２には、前記差圧と戻しばね７４のばね力とを合わせた合力が図２中の矢示Ａ方向に作用するようになる。この結果、ダイヤフラム６２は、主として薄肉部６２ｂが撓み変形することにより、駆動ロッド７２と共に矢示Ａ方向に変位する。この変位はリンク機構３２を介してＷＧＶ２８に伝達され、ＷＧＶ２８を開弁させる。これにより、排気ガスの一部がバイパス通路２６を流れるようになり、タービン２２の回転数が低下して過給圧が制限される。
【００４６】
また、ＥＣＵ５０は、圧力解放制御を実行していない通常の状態で、バルブアクチュエータ３０を作動させる場合に、順方向の差圧によりダイヤフラム６２を撓み変形させながらも、この差圧の圧力値をリード弁７８の開弁圧未満に保持する。より具体的に述べると、ＥＣＵ５０は、圧力調整弁８６の開度を全開から適度に絞った状態に保持し、負圧ポンプ８４で発生される負圧よりも高い（大気圧に近い）負圧を低圧室６６に供給する。これにより、順方向の差圧をリード弁７８の開弁圧未満に調整し、リード弁７８を閉弁状態に保持することができる。
【００４７】
なお、上記説明のようなバルブアクチュエータ３０の動作（ダイヤフラム６２に対する合力の作用方向や、リード弁７８の挙動等）は、例えば戻しばね７４のばね力、圧力調整弁８６の仕様、リード弁７８の開弁圧等を適切に設定することにより、実現することができる。また、上述した過給圧制御は、本実施の形態で示す一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
（高温時の圧力解放制御）
次に、ＥＣＵ５０により実行される高温時の圧力解放制御と、この制御におけるバルブアクチュエータ３０の作動について説明する。バルブアクチュエータ３０（ダイヤフラム６２）が過度の高温状態になると、例えば高圧室６４内のガスが熱膨張して内部圧力が上昇し、ダイヤフラム６２が破損する虞れがある。そこで、圧力解放制御では、バルブアクチュエータ３０の温度ｔが所定の圧力解放温度Ｔ1を超えた場合に、高圧室６４から低圧室６６に圧力を解放する構成としている。
【００４９】
より具体的に述べると、バルブアクチュエータ３０の温度ｔが圧力解放温度Ｔ1を超えた場合には、圧力調整弁８６によりリード弁７８の開弁条件（即ち、順方向の差圧がリード弁７８の開弁圧以上となる状態）を実現し、リード弁７８を開弁させる。この場合には、例えば圧力調整弁８６を全開にして、負圧ポンプ８４で発生させた負圧をそのまま低圧室６６に供給し、順方向の差圧を開弁圧以上に上昇させる。これにより、リード弁７８が開弁するので、通気孔７６を介して高圧室６４から低圧室６６に圧力を解放することができる。なお、圧力解放温度Ｔ1は、例えば高圧室６４の圧力上昇によりダイヤフラム６２が破損しない温度の上限値として設定され、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。
【００５０】
一方、温度ｔが高温でも、車両が走行している場合には、走行風によりバルブアクチュエータ３０が冷却されるので、圧力解放制御を行う必要性は低いと考えられる。このため、本実施の形態では、車速センサ４４の出力に基いて車両が走行中であることを検出した場合（より具体的には、車速が所定の制御禁止速度Ｖ1以上である場合）に、圧力解放制御を禁止する構成としている。ここで、制御禁止速度Ｖ1は、例えば走行風による冷却効果が得られる最低限の速度として予め設定されている。この構成によれば、走行風による冷却効果が得られる場合には、圧力解放制御を実行せずに済むので、非常時の制御である圧力解放制御の実行頻度を可能な限り減らすことができる。
【００５１】
また、加速運転時には、バルブアクチュエータ３０を作動させて過給圧制御を行うことが多いので、圧力解放制御を実行すると、過給圧制御の妨げになる虞れがある。このため、本実施の形態では、アクセル開度センサ４２の出力に基いて加速要求を検出した場合（より具体的には、アクセル開度が所定の制御禁止開度Ａ1以上である場合）に、圧力解放制御を禁止する構成としている。ここで、制御禁止開度Ａ1は、例えば過給圧制御を実行する可能性が高い加速レベルに対応して予め設定されている。この構成によれば、加速運転時に圧力解放制御が実行されるのを防止し、運転性を良好に保持することができる。
【００５２】
さらに、圧力解放制御では、エンジン１０の運転情報に基いてバルブアクチュエータ３０の温度ｔを推定する構成としている。具体的には、例えば吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの出力を算出し、出力に基いて温度ｔを推定的に算出する。この推定処理に必要なデータは、実験等により決定され、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。これにより、温度センサ等を使用しなくても、バルブアクチュエータ３０の温度ｔを容易に取得することができ、システムの簡略化やコストダウンを図ることができる。また、温度ｔの算出値には、吸気温の検出結果や、エンジン出力の履歴、車速等を反映させる構成としてもよい。これにより、外気温が変化した場合や、車両の高温停止時（所謂デッドソーク）にも、温度ｔを正確に推定することができる。
【００５３】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。なお、図５に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものである。このルーチンでは、まず最初に、エンジン出力が増大するにつれてアクチュエータの温度が上昇することを利用して、バルブアクチュエータ３０の温度（推定温度）ｔを算出する。
【００５４】
具体的には、まず、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの出力を算出し、エンジン出力が所定の低出力判定値Ｐ1未満であるか否かを判定する（ステップ１００）。この判定成立時には、例えば推定温度ｔを１℃だけ低下させる（ステップ１０２）。また、ステップ１００の判定が不成立の場合には、エンジン出力が所定の高出力判定値Ｐ2よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０４）。この判定成立時には、例えば推定温度ｔを１℃だけ上昇させる（ステップ１０６）。
【００５５】
ここで、低出力判定値Ｐ1、高出力判定値Ｐ2は、それぞれアクチュエータが一定の温度に維持されるエンジン出力の最小値、最大値として設定され、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。ステップ１００〜１０６の処理により、バルブアクチュエータ３０の温度ｔを推定することができる。なお、この推定処理は、本ルーチンで示す一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００５６】
次の処理では、温度ｔが前述の圧力解放温度Ｔ1よりも大きいか否かの判定と、車速が前述の制御禁止速度Ｖ1よりも小さいか否かの判定とを実行する（ステップ１０８）。そして、これら２つの判定が何れも成立した場合には、アクセル開度が前述の制御禁止開度Ａ1未満であるか否かを判定する（ステップ１１０）。そして、これら３つの判定が全て成立した場合には、前述した圧力解放制御を実行し、リード弁７８を開弁させる（ステップ１１２）。また、前記３つの判定のうち何れかが不成立の場合には、バルブアクチュエータ３０の温度が圧力解放制御を必要とするほど上昇していないか、車速が走行風を十分に発生させる程度に大きいか、または加速時の過給圧制御が行われる可能性がある。従って、この場合には、圧力解放制御を実行せず、過給圧制御を含む通常時の制御を実行する（ステップ１１４）。
【００５７】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、バルブアクチュエータ３０が過度の高温状態となった場合には、圧力調整弁８６により順方向の差圧を開弁圧以上に上昇させ、リード弁７８を開弁させることができる。これにより、高圧室６４から低圧室６６に向けて圧力を解放することができ、高圧室６４内のガスが熱膨張してダイヤフラム６２が破損するのを防止することができる。従って、バルブアクチュエータ３０の耐熱性を向上させることができ、高温となる排気系統の近傍でＷＧＶ２８を駆動する場合でも、バルブアクチュエータ３０を安定的に作動させることができる。
【００５８】
しかも、本実施の形態では、高圧室６４と低圧室６６との間で圧力を解放する構成としたので、圧力解放用の通気孔７６、リード弁７８等を外部から遮断されたハウジング６０内に収容することができる。これにより、例えばハウジングの外部に圧力を逃がす構造とした場合のように、外部に開口する通気孔等を設ける必要がないので、塵埃、水分等の異物が外部からハウジング６０内に侵入するのを確実に防止することができる。従って、圧力解放用の機構を搭載しても、信頼性の高いアクチュエータを実現することができる。
【００５９】
また、通気孔７６をダイヤフラム６２に設け、かつ単純な構造のリード弁７８により通気孔７６を開，閉させる構成としたので、例えば圧力解放用の通路を形成する部品や、複雑な弁装置等をバルブアクチュエータ３０に搭載しなくても、圧力解放用の機構を容易に実現することができる。しかも、弁制御用の機構等も不要であり、差圧の方向や圧力値を変化させるだけで、リード弁７８を容易に開弁させることができる。これにより、アクチュエータ全体を小型・軽量化し、その組立てを効率よく行うことができる。
【００６０】
さらに、本実施の形態では、第１の圧力源である吸気通路１４を高圧室６４に接続し、第２の圧力源である負圧ポンプ８４を低圧室６６に接続し、かつ圧力調整弁８６により負圧を調整するようにしている。これにより、高圧室６４と低圧室６６にそれぞれ異なる圧力を供給することができ、両者間に差圧を効率よく発生させることができる。また、圧力調整弁８６により差圧の方向及び圧力値を正確に制御することができる。
【００６１】
なお、前記実施の形態１では、図５中に示すステップ１００〜１０６が請求項１，９における温度取得手段の具体例を示している。また、ステップ１０８，１１２は、請求項１乃至４における圧力解放手段の具体例を示し、ステップ１１４は、請求項１，４におけるアクチュエータ制御手段の具体例を示している。さらに、ステップ１０８は、請求項７における走行時解放禁止手段の具体例、ステップ１１０は、請求項８における加速時解放禁止手段の具体例をそれぞれ示している。
【００６２】
実施の形態２．
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、リード弁の構造やバルブアクチュエータの駆動系統において、実施の形態１と異なる構成を採用しており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６３】
［実施の形態２の特徴］
まず、図７乃至図９を参照しつつ、バルブアクチュエータ９０の構成について説明する。図７は、バルブアクチュエータの構成を示す縦断面図であり、図８は、リード弁の近傍を拡大して示す図７中の要部拡大図である。また、図９は、リード弁の開弁特性を示す特性線図である。図７に示すように、バルブアクチュエータ９０は、実施の形態１とほぼ同様に、ハウジング６０、ダイヤフラム６２、高圧室６４、低圧室６６、駆動ロッド７２、戻しばね７４及び通気孔７６を備えており、また、常閉型の圧力解放弁であるリード弁９２を備えている。
【００６４】
しかし、リード弁９２は、図７及び図８に示すように、通気孔７６を高圧室６４側から覆う位置に設けられている。そして、リード弁９２は、高圧室６４と低圧室６６との間に順方向の差圧が発生している場合に、自由状態となって閉弁位置に保持され、通気孔７６を高圧室６４側から閉塞する。また、リード弁９２は、図９に示すように、逆方向の差圧が発生して開弁条件が満たされた場合に開弁し、通気孔７６を開通させるように構成されている。
【００６５】
一方、図６は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、バルブアクチュエータ９０の駆動系統には、ＥＣＵ５０により制御される電磁駆動式の切換弁９４が設けられている。切換弁９４は、例えば２つの流入ポートと１つの流出ポートとを有する３ポート２位置切換弁により構成され、圧力配管８０の途中に接続されている。具体的に述べると、切換弁９４の一方の流入ポートは、圧力配管８０の上流部８０ａを介して吸気通路１４に接続され、他方の流入ポートは、負圧ポンプ８４に接続されている。また、切換弁９４の下流ポートは、圧力配管８０の下流部８０ｂを介してバルブアクチュエータ９０の接続口６８に接続されている。
【００６６】
また、切換弁９４は、ＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて、図６中に示す位置Ａ，Ｂの何れかに切換えられる。これにより、バルブアクチュエータ９０の接続口６８（高圧室６４）は、切換弁９４が位置Ａに切換えられたときに吸気通路１４と接続され、切換弁９４が位置Ｂに切換えられたときに負圧ポンプ８４と接続される。なお、本実施の形態において、切換弁９４は、圧力調整弁８６と併用される他の圧力調整弁を構成している。また、吸気通路１４、負圧ポンプ８４、圧力調整弁８６及び切換弁９４は、差圧発生手段を構成している。
【００６７】
（過給圧制御）
次に、過給圧制御の実行時に行われるバルブアクチュエータ９０の制御について説明する。まず、ＥＣＵ５０は、圧力解放制御を実行しない通常の状態において、切換弁９４を位置Ａに切換えておく。これにより、アクチュエータの駆動系統は、実施の形態１と同様の状態に設定される。この状態で、バルブアクチュエータ９０を停止させる場合には、実施の形態１と同様に、例えば圧力調整弁８６を全閉にして順方向の差圧を減少させ、図７中に示す矢示Ｂ方向の合力によりダイヤフラム６２を停止位置に保持する。一方、バルブアクチュエータ９０を作動させる場合には、実施の形態１と同様に、圧力調整弁８６の開度を大きくして順方向の差圧を増大させ、ダイヤフラム６２を矢示Ａ方向の合力により撓み変形させる。また、上述した何れの場合にも、高圧室６４と低圧室６６との間には順方向の差圧が生じているので、リード弁９２は閉弁状態に保持される。従って、ＥＣＵ５０は、実施の形態１と同様に、過給圧制御を実行することができる。
【００６８】
（高温時の圧力解放制御）
次に、高温時の圧力解放制御におけるバルブアクチュエータ９０の作動について説明する。ＥＣＵ５０は、アクチュエータの温度ｔが圧力解放温度Ｔ1を超えた場合に、切換弁９４を位置Ｂに切換えると共に、圧力調整弁８６の開度を少なくとも全開ではない開度（中間開度または全閉状態）に設定する。これにより、高圧室６４には、負圧ポンプ８４の負圧がそのまま供給されるのに対し、低圧室６６には、ポンプの負圧よりも高い圧力が供給されるので、これらの圧力室間には逆方向の差圧が発生し、リード弁９２の開弁条件が実現される。この結果、リード弁９２が開弁するので、通気孔７６を介して圧力を解放することができる。
【００６９】
従って、このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、吸気通路１４と負圧ポンプ８４とからなる２つの圧力源に対応して、圧力調整弁８６と切換弁９４とを設けたので、差圧の方向及び圧力値をより効率よく制御することができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、リード弁９２が高圧室６４側から通気孔７６を覆う構成としたので、ダイヤフラム６２を作動させるときに、低圧室６６の圧力が過渡的に増大してダイヤフラム６２の薄肉部６２ｂ等が損傷するのを防止することができる。即ち、高圧室６４の圧力を急激に増大させた場合には、圧力調整弁８６により低圧室６６の圧力を低下させる動作が間に合わず、低圧室６６の圧力が高い状態で、ダイヤフラム６２が低圧室６６に向けて変位する場合がある。この場合、ダイヤフラム６２の薄肉部６２ｂは、低圧室６６から高い圧力を受けることにより、高圧室６４側に反転するように変形し、損傷する虞れがある。しかし、この損傷を回避するために、高圧室６４の圧力上昇速度を制限した場合には、バルブアクチュエータ９０やＷＧＶ２８の応答性が低下する。
【００７１】
これに対し、本実施の形態では、ダイヤフラム６２が撓み変形するときに低圧室６６の圧力が高い場合には、逆方向の差圧によりリード弁９２を開弁させ、低圧室６６の圧力を高圧室６４側に解放することができる。即ち、バルブアクチュエータ９０を高速で作動させる場合でも、低圧室６６の圧力を抜きながらダイヤフラム６２を変形させることができ、薄肉部６２ｂ等を損傷から保護することができる。
【００７２】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図１０は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。なお、図１０に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものである。このルーチンでは、まず、実施の形態１（図５）のステップ１００〜１０８と同様の処理を行うことにより、バルブアクチュエータ９０の温度ｔを推定し、温度及び車速の判定処理を行う（ステップ２００〜２０８）。
【００７３】
そして、ステップ２０８の判定成立時には、切換弁９４を位置Ｂに切換えて前述の圧力解放制御を実行し、リード弁９２を開弁させる（ステップ２１０）。また、ステップ２０８の判定が不成立の場合には、切換弁９４を位置Ｂに切換えて、過給圧制御を含む通常の制御を実行する（ステップ２１２）。
【００７４】
なお、前記実施の形態２では、図１０中に示すステップ２００〜２０６が請求項１，９における温度取得手段の具体例を示している。また、ステップ２０８，２１０は、請求項１〜３，５における圧力解放手段の具体例、ステップ２１２は、請求項１，５におけるアクチュエータ制御手段の具体例、ステップ２０８は、請求項７における走行時解放禁止手段の具体例をそれぞれ示している。
【００７５】
また、実施の形態では、高圧室６４と低圧室６６とを有するバルブアクチュエータ３０，９０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば１つの圧力室のみを有し、当該圧力室内の圧力と外部の大気圧との差圧によりダイヤフラムを撓み変形させる構成としたアクチュエータに適用してもよい。
【００７６】
また、実施の形態では、高圧室６４と低圧室６６とを連通する連通部として、ダイヤフラム６２に通気孔７６を設けるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばダイヤフラム以外の部位（例えば、駆動ロッド７２等）に設けた貫通孔や、アクチュエータの外部でハウジング本体６０ａとキャップ６０ｂとの間に接続したチューブ、配管等により連通部を構成してもよい。
【００７７】
また、実施の形態では、バルブアクチュエータ３０，９０に連通孔７６とリード弁７８，９２とを設け、圧力解放制御によりリード弁７８，９２を開弁させる構成とした。しかし、本発明は、必ずしも連通部や圧力解放弁等の構造物を必要とするものではない。即ち、本発明では、これらの構造物を設けずに、例えば圧力解放手段（圧力解放制御）により圧力源から圧力室に供給される圧力を減少させる構成としてもよい。
【００７８】
また、実施の形態では、圧力源として、吸気通路１４と機械式の負圧ポンプ８４とを用いる構成とした。しかし、本発明の圧力源はこれに限らず、例えば電動ポンプや排気通路１６を用いる構成としてもよい。
【００７９】
また、実施の形態では、圧力調整弁８６及び切換弁９４によりバルブアクチュエータ３０，９０に供給する圧力を制御する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧力調整弁を使用せず、発生する圧力をＥＣＵにより変化させることが可能な可変式のポンプ装置等を採用し、このポンプ装置により差圧発生手段を構成してもよい。
【００８０】
さらに、実施の形態では、バルブアクチュエータ３０，９０により駆動する可動機構として、ＷＧＶ２８を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、内燃機関に搭載されてアクチュエータにより駆動される任意の可動機構に適用し得るものである。
【符号の説明】
【００８１】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  気筒
１４  吸気通路（圧力源、差圧発生手段）
１６  排気通路
１８  スロットルバルブ
２０  過給機
２２  タービン
２４  コンプレッサ
２６  バイパス通路
２８  ウェイストゲートバルブ（可動機構）
３０，９０  バルブアクチュエータ（アクチュエータ）
３２  リンク機構
５０  ＥＣＵ
６０  ハウジング
６２  ダイヤフラム
６４  高圧室（圧力室）
６６  低圧室（圧力室）
７２  駆動ロッド
７４  戻しばね
７６  通気孔（連通部）
７８，９２  リード弁（圧力解放弁）
８０，８２  圧力配管
８４  負圧ポンプ（圧力源、差圧発生手段）
８６  圧力調整弁（差圧発生手段）
９４  切換弁（圧力調整弁、差圧発生手段）
ｔ  温度
Ｔ1  圧力解放温度
【図１】
2011104831.tif 000003
【図２】
2011104831.tif 000004
【図３】
2011104831.tif 000005
【図４】
2011104831.tif 000006
【図５】
2011104831.tif 000007
【図６】
2011104831.tif 000008
【図７】
2011104831.tif 000009
【図８】
2011104831.tif 000010
【図９】
2011104831.tif 000011
【図１０】
2011104831.tif 000012
【国際調査報告】
2011104831.tif 000013
2011104831.tif 000014